指南：据《航空周刊》6月25日报道，整个航空业正在加速追求可持续发展，促使航空发动机制造商的燃油效率发生重大变化。尽管存在风险，CFM International认为其新宣布的下一代发动机，即开放式转子发动机，可以帮助弥合差距，并在2030年左右投入使用。
这项大胆举措的目标是开发一种单级齿轮驱动风扇和有源可变螺距定子，这种设计以前从未经过全面测试。该项目计划使用直径大于12英尺的转子，这也给飞机制造商空中客车公司和波音公司带来了挑战，在考虑在未来十年内为新的单通道飞机进行更雄心勃勃的设计时，必须考虑安装新发动机。
开式转子发动机的目标推力区域为20，000至35，000磅，计划于2025年开始飞行测试。
虽然竞争对手普鲁士和罗洛已经为其未来的民用航空发动机采用了更高车道的齿轮驱动涡扇发动机，但为什么CFM International的两个股东GE航空和法国的赛丰飞机发动机公司要押注技术上雄心勃勃的开放风扇？虽然该概念通过消除风扇管道来提高涵洞比，并且由于较低的风扇压力比而提供了两位数的燃油效率改进，但该设计从未超出实验阶段。
CFM International说，答案是时机和技术。自20世纪70年代首次提出开放式转子发动机的想法以来，该概念的命运一直与油价挂钩。当喷气燃料成本在20世纪80年代后期下降时，发动机制造商对开转子发动机的兴趣也随之下降。近期航空航天工业向可持续发展战略支点的转变，有效并再次带动了这项技术的发展。高效推进系统的未来越来越受到净零碳排放需求的推动，不再仅仅受到能源成本的限制。
从技术上讲，该发动机公司认为该概念已经为黄金时代做好了准备，因为它代表了克服噪音和机身集成或发动机安装的关键挑战，经过大西洋两岸十多年的研究和开发。CFM International表示，航空声学的进步，从改进的基于计算机的叶片设计到优化的液位间距，已经将开放式转子发动机推向了未来的噪音极限，并且仍有可能取得更多进展。
但重大挑战依然存在。为了加快进度，同时降低项目风险，新发动机将作为CFM International新的可持续发动机革命性创新（RISE）计划下的一系列颠覆性技术的一部分进行开发。RISE项目旨在与现有发动机相比，将油耗和二氧化碳排放量减少20%，并旨在成为当前Leap 1系列涡轮风扇发动机的继任者，推力为20，000至35，000磅。
CFM International认为，改用开放式转子将使下一代动力装置走上正轨，以实现到2050年将二氧化碳排放量减半的国际商定目标。虽然该行业的大部分研究都集中在小型飞机的电动和混合动力推力系统上，但大型飞机的动力需求将需要不断改进基于燃气轮机的发动机，包括开放式风扇。
CFM国际的开转子发动机设计理念
尽管与2010年代后期的CFM56发动机相比，直接驱动的Leap 1系列发动机的油耗和排放量增加了15%，但CFM International表示，进一步节省20%的前景使开放式风扇设计概念对下一代单通道发动机具有吸引力。
"很难不对任何热衷于了解更多信息的机身制造商感到兴奋，"通用电气航空公司总裁兼首席执行官约翰·斯莱特里（John Slattery）说。自2019年以来，我们一直在研究这项技术，并让我们的机身合作伙伴了解更广泛的领域。"
作为对航空可持续性的更广泛关注的一部分，RISE项目还将包括各种新燃烧器设计的开发和测试，以确保未来与可持续航空燃料（SAF）和液态氢的兼容性。开放式转子发动机还将配备发电机，以适应混合动力电动操作。
该技术演示计划采用包括可燃SAF和氢燃料的航空燃烧器设计，支持空中客车公司和波音公司采用不同的未来燃料策略。氢燃料现在是空中客车公司下一代区域和单通道飞机设计计划的核心，波音公司已承诺认证其产品线，到2030年以100%SAF的速度运行。
赛丰首席执行官奥利维尔·安德里斯（Olivier Andries）表示，该项目具有挑战性，但在发动机方面并不那么大，他说："大约90%将是相同的 - 挑战主要是发动机与飞机系统的集成。"
"为了实现这种碳减排，我们认为时机已经到来，"他说。GE航空公司先进技术运营总经理Arjan Hegeman表示："开放式风扇架构消除了风扇周围的整个结构。结果，你失去了很多重量和很多阻力，从而产生了最终的推进效率。"
RISE项目建立在GE和赛丰集团早在20世纪80年代开发的无气风扇的基础上，以及最近与欧洲和美国监管机构的研究合作。早在2017年，法国的赛丰就领导了开放式转子发动机项目（CROR），为欧洲的清洁天空研究计划提供了2亿欧元（2.4亿美元）的赠款，以完成SAGE 2（可持续和绿色发动机）发动机的原型。
赛丰集团和GE的子公司Avio Aero提出了清洁空气项目的后续示范计划，该项目是欧盟更广泛的"地平线欧洲"研究和创新框架下的"清洁天空"的后续项目。假设签订一份清洁的航空合同，RISE项目将得到欧洲政府研究资金的部分支持。
欧洲清洁航空项目计划于2022年至2028年运行，包括地面和飞行演示。在这种架构中，CFM International旨在进行广泛的组件测试，直到2024-2025年左右在加利福尼亚州维克多维尔进行初始飞行测试。从早期的推送演示原型（如CROR和GE36）切换到拉动配置，允许在一些现有的测试台飞机上进行飞行测试，而无需对机身进行重大更改。拉动配置还允许更轻松的机械集成。
RISE项目的OPEN风扇还将包括一台新的紧凑型高压芯机，以提高热力学效率，以及一个热回收系统，利用废气中的废热预热燃烧空气。演示原型还将使用先进材料，例如用于热端组件的陶瓷基复合材料和基于树脂传递成型工艺的复合风扇叶片。
开放式风扇的一个显着新功能是第二个非旋转的主动可变螺距毒刺，它将充当流量恢复叶片。该设计增加了整体风扇压力比，同时降低了转子负载，从而实现了更高的最大飞行马赫。旋转前级将由高速增压器和由高速低压轴驱动的前变速箱提供动力。
"与GE36和CROR发动机相比，我们已经简化了架构，"赛丰集团RISE项目执行经理Delphine Dijoud说。你只有一个旋转阶段，然后你有导向叶片，它们是炖菜。两个阶段都有桨控制，因此您可以有可变的音高和后推。目前的设计消除了对准结构和相关的旋转框架，减轻了重量并提高了可靠性。
GE的Hegman表示，提高风扇效率将有助于减小尺寸，帮助机身集成并降低噪音。"我们一直在微调我们的技术和工程工具，以使声学达到他们需要的水平，"他说。这种推力级风扇直径在20世纪80年代恢复到12至13英尺。这比今天的机舱直径大不了多少，这使得它非常适合安装在窄体飞机上。因此，我们可以满足推力水平的声学要求，同时实现两位数的性能改进。"
演示原型还将为适航认证铺平道路，最早将于2015年，当时欧洲航空安全局（EASA）的拟议修正案通知中考虑了各种问题。"开放式转子概念不打算被认证为螺旋桨/发动机安装，"EASA说。"由于复杂的集成，它被设计为被认证为集成发动机概念。
根据当前的车身和发动机认证要求，开放式风扇推进系统可能需要满足现有的涡轮螺旋桨发动机规则，根据该规则，螺旋桨制造商必须证明风扇叶片不能分离。此外，该设计有望满足当前对叶片间距控制和避免超速条件的要求。与当前涡轮风扇发动机适航性中规定的类似的叶片脱落要求也将是机身制造商的一个因素。